基于二氧化钛纳米管修饰电极的制备、微结构及性能研究

发布时间：2017-10-31 20:42

  本文关键词：基于二氧化钛纳米管修饰电极的制备、微结构及性能研究

  更多相关文章： 阳极氧化法 TiO_2纳米管修饰电极 微结构 形成机制 电催化性能

【摘要】：二氧化钛纳米管(TiO_2 nanotubes,简称TNTs)由于具有大的比表面积,强的吸附性,较大的表面结合能和较强的氧化还原能力等优良的特性,近年来作为电极材料受到了广泛关注。本论文以表面微区分析技术为手段,系统考察了阳极氧化法制备TNTs电极过程中制备条件对其微观结构的影响,并对其生长机理进行探讨。以此为基础,制备了石墨烯修饰TiO_2纳米管电极(Gr/TNTs),石墨烯-金共掺杂修饰TiO_2纳米管电极(Au/Gr/TNTs),并研究了修饰前后TNTs电极的电化学性能及电催化性能。全文共分为以下4个部分:第一章:绪论部分。本章在简单介绍TNTs制备方法的基础上,重点综述了其研究状况及应用进展,并对近年来该领域存在的一些问题进行了论述,展望了其发展及应用前景。第二章:TiO_2纳米管阵列电极的制备及微结构调控。本章采用阳极氧化法,在HF水溶液中制备了TNTs电极,系统研究了外加电压,氧化时间,pH值,电解液浓度,退火温度等制备条件对其物相和微结构的影响,并探讨了其形成机理。结果表明:电解液的pH值是影响TNTs脱落与否的重要因素。在质量浓度0.5%HF水溶液中,采用阳极氧化法制备TNTs电极的最佳条件为pH=5,电解液温度30℃,氧化电压20V,氧化时间40min,退火温度500℃。采用上述条件可以制备出形貌好,规整性好,不脱落的TNTs薄膜。第三章:石墨烯修饰TiO_2纳米管电极的制备、微结构及性能研究。以氧化石墨烯溶液作电沉积液,采用电沉积的方法制备出石墨烯修饰TiO_2纳米管电极(Gr/TNTs)。以甲基橙模拟染料废水,研究了溶液浓度,pH值,电解质浓度,槽压等对TNTs电极催化效率的影响,并考察了Gr/TNTs电极的电化学及电催化性能,探讨了微结构与性能的关系。研究结果表明:电催化降解甲基橙溶液20min,Gr/TNTs电极的电极催化效率达97.29%,明显优于TNTs电极催化效率39.88%。通过循环伏安曲线也进一步证实Gr/TNTs电极性能提高。第四章:石墨烯-金共修饰TiO_2纳米管电极的制备、微结构及性能研究。采用离子溅射的方法对Gr/TNTs电极表面负载Au,制备了不同Au负载量的Au/Gr/TNTs电极,用作电催化氧化还原电极,研究了其电化学性能和电催化性能。
【关键词】：阳极氧化法 TiO_2纳米管修饰电极 微结构 形成机制 电催化性能
【学位授予单位】：河北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O646;O643.36
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-20
• 1.1 引言12
• 1.2 TiO_2纳米管电极的制备12-14
• 1.2.1 模板法12-13
• 1.2.2 水热法13
• 1.2.3 阳极氧化法13-14
• 1.3 TiO_2纳米管电极的研究进展及应用14-17
• 1.3.1 光解水制氢14
• 1.3.2 催化降解污染物14-15
• 1.3.3 生物医学领域15
• 1.3.4 太阳能电池15-16
• 1.3.5 传感器16-17
• 1.3.6 其他方面的应用17
• 1.4 存在的问题及展望17-18
• 1.5 本文的研究内容、意义及创新点18-20
• 1.5.1 主要研究内容18-19
• 1.5.2 创新点19-20
• 第2章 TiO_2纳米管阵列电极的制备及微结构调控20-34
• 2.1 引言20
• 2.2 实验部分20-21
• 2.2.1 试剂与仪器20-21
• 2.2.2 TiO_2纳米管阵列电极的制备21
• 2.3 结果与讨论21-32
• 2.3.1 氧化电压对产物物相及微结构的影响21-23
• 2.3.2 电解液pH对产物物相及微结构的影响23-26
• 2.3.3 电解液浓度对产物物相及微结构的影响26-28
• 2.3.4 氧化时间对产物物相及微结构的影响28-30
• 2.3.5 退火温度对产物物相及微结构的影响30-32
• 2.4 本章结论32-34
• 第3章 石墨烯修饰TiO_2纳米管电极的制备、微结构及性能研究34-51
• 3.1 引言34
• 3.2 实验部分34-36
• 3.2.1 试剂与仪器34-35
• 3.2.2 样品的制备35
• 3.2.3 电催化降解甲基橙实验35-36
• 3.2.4 电化学性能测试36
• 3.3 结果与讨论36-50
• 3.3.1 氧化石墨的红外光谱（FT-IR）分析36-37
• 3.3.2 XRD图谱分析37-38
• 3.3.3 Gr/TNTs电极的形貌分析38-39
• 3.3.4 石墨烯和氧化石墨烯的紫外可见光谱分析39-40
• 3.3.5 电化学性能分析40-42
• 3.3.6 TNTs电极的电催化性能分析42-47
• 3.3.7 Gr/TNTs电极的电催化性能分析47-50
• 3.4 本章结论50-51
• 第4章 石墨烯-金共修饰TiO_2纳米管电极的制备、微结构及性能研究51-57
• 4.1 引言51
• 4.2 实验部分51-52
• 4.2.1 试剂与仪器51
• 4.2.2 样品的制备51-52
• 4.2.3 样品的表征52
• 4.3 结果与讨论52-56
• 4.3.1 Au/Gr/TNTs电极的形貌分析52-53
• 4.3.2 Au/Gr/TNTs电极的EDS图谱分析53
• 4.3.3 Au/Gr/TNTs电极的电催化性能分析53-55
• 4.3.4 Au/Gr/TNTs电极的电化学性能分析55-56
• 4.4 本章结论56-57
• 全文结论57-58
• 参考文献58-66
• 攻读学位期间取得的科研成果66-67
• 致谢67

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 N. V. Bhat;蒋利人;;汗渍对棉织物微结构的影响[J];纤维标准与检验;1991年01期

2 都有为,陈坤基;钟山微结构科学技术研讨会简讯[J];物理;1996年08期

3 李真,徐则达,梁丽珍,蔡志岗,周建英,张灵志,梁兆熙;一种新颖的制作规则微结构方法[J];中国激光;2001年04期

4 范建凤;赵晨醒;范楼珍;;巢状微结构银粒子的制备、形成机理及表面增强拉曼光谱研究[J];化学学报;2012年03期

5 陈志斌;;犁削技术与微结构加工[J];中国水运(学术版);2007年01期

6 岳之浩;沈鸿烈;蒋晔;陈伟龙;唐群涛;商威;;单晶黑硅微结构对其反射率影响的研究[J];功能材料;2014年16期

7 ;辐照材料的微结构处理[J];原子能科学技术;2000年05期

8 丁长阳;韩爱民;吴楠;乔春元;;南京下蜀土微结构及其变形特征的研究[J];西部探矿工程;2009年06期

9 曹志远,程国华;非匀质材料构件微结构分析的细观元模型[J];玻璃钢/复合材料;2005年01期

10 金孝刚,王弘;冲击波处理45钢的微结构研究[J];高压物理学报;1993年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 黄银;陈航;冯雪;;基于微结构调控的可拉伸波状硅[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

2 王广军;杨小鸿;韩筱玉;;进行性肌营养不良12例亚微结构改变[A];第四次全国电子显微学会议论文摘要集[C];1986年

3 包崇云;王买全;R. Trukenmuller;张强;欧国敏;宫苹;C.A. van Blitterswijk;;微结构芯片优化牙种植体穿龈部位形貌特征[A];第六届全国口腔种植学术会议论文汇编[C];2009年

4 胡瑞林;李向全;官国琳;叶浩;;粘性土微结构的定量化研究进展[A];第五届全国工程地质大会文集[C];1996年

5 陈斌;尹大刚;袁权;;胫骨螺旋绕孔微结构[A];第十七届全国高技术陶瓷学术年会摘要集[C];2012年

6 邓星辉;赵佳彬;于洋;;具有大面积分数的微结构表面静态润湿性质研究[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

7 刘辉;李平;魏雨;;Ferrihydrite的微结构对其催化相转化过程的影响[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集（下册）[C];2006年

8 李易;肖鹏;申峰;刘赵淼;;微结构流动润滑中对阻力影响因素的研究[A];北京力学会第20届学术年会论文集[C];2014年

9 韩巧凤;王美娟;汪信;;用单原料前驱体合成不同微结构的硫化铅纳米晶[A];中国化学会第27届学术年会第05分会场摘要集[C];2010年

10 陈嘉鸥;卢承祖;郭素杰;叶斌;;软土微结构SEM样品的制备技术[A];新世纪岩石力学与工程的开拓和发展——中国岩石力学与工程学会第六次学术大会论文集[C];2000年

中国重要报纸全文数据库 前3条

1 宋莹　姚大捚　陈晓春;南京微结构国家实验室建设正式启动[N];新华日报;2005年

2 张晔;“微”结构中的大文章[N];科技日报;2005年

3 内蒙古金三角光纤科技有限公司 王学忠;微结构布拉格光纤迈进产业化[N];通信产业报;2012年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 黄金国;微结构表面红外热辐射特性调控方法研究[D];南京理工大学;2015年

2 刘高阳;水电解电催化材料合成、微结构调控及性能研究[D];北京科技大学;2016年

3 杨焕;激光制作绿色能源电池微结构部件技术的研究[D];华中科技大学;2015年

4 毕宴钢;有机电致发光器件的微结构电极研究[D];吉林大学;2016年

5 侯俊杰;大豆蛋白—甜菜果胶相互作用及其对食品微结构及感官性质影响的研究[D];华南理工大学;2016年

6 董亭亭;仿生蛾眼抗反射微结构光学机理研究[D];长春理工大学;2016年

7 姜辉;金属—塑料复合式微结构散热器换热机理的研究[D];北京化工大学;2016年

8 方俊飞;微结构表面功能材料的制备及其热辐射光谱特性研究[D];南京理工大学;2014年

9 王涛;高g值环境典型微结构动态特性及其测试技术研究[D];大连理工大学;2008年

10 吴勃;金属仿生功能微结构的激光制备与研究[D];江苏大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 胡嘉玲;微结构对声传播特性的影响研究[D];苏州大学;2015年

2 王会茗;辊筒模具微结构功能表面的加工实验研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

3 梁红培;电纺技术制备微结构可控的明胶/壳聚糖/羟基磷灰石/氧化石墨烯复合纤维的研究[D];新疆师范大学;2015年

4 刘晓博;基于微结构配光材料的配光系统原理研究[D];北京化工大学;2015年

5 王雯;微型车刀抗磨损表面仿生微结构设计与优化[D];长春理工大学;2015年

6 吕平;高密度封装基板溅射薄层微结构研究[D];复旦大学;2014年

7 徐晓颖;微结构硅NH_3传感器的制备及特性研究[D];电子科技大学;2015年

8 李钊;仿生矿化合成碳酸钙微结构及其抑菌效应的研究[D];华中农业大学;2013年

9 翟庆彬;基于微结构的印刷柔性压力传感器研究[D];北京印刷学院;2015年

10 梁燕飞;Pd掺杂花状In_2O_3微结构的制备及其气敏特性研究[D];太原理工大学;2016年

，

本文编号：1123687